本文關(guān)鍵詞：多軸隨機(jī)振動(dòng)頻域疲勞方法的研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 臨界面 時(shí)域 頻域 等效應(yīng)力 等效應(yīng)力功率譜密度 疲勞壽命

【摘要】：本文基于臨界損傷平面法對(duì)多軸隨機(jī)振動(dòng)疲勞在時(shí)域和頻域范圍內(nèi)進(jìn)行了研究。結(jié)合應(yīng)力張量分量的協(xié)方差矩陣,采用最大方差法編制程序?qū)崿F(xiàn)疲勞薄弱點(diǎn)的臨界面位置的確定。并對(duì)用來(lái)表示臨界面位置的方向余弦向量的步長(zhǎng)以及閾值對(duì)臨界面位置的影響進(jìn)行了探索,發(fā)現(xiàn)步長(zhǎng)越小越能得到比較精確的臨界面位置,但是太小又會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)算效率,同時(shí)閾值太大,得到的最大方差值偏離實(shí)際值就會(huì)較大,進(jìn)而影響臨界面位置的確定。通過(guò)對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)方向余弦步長(zhǎng)達(dá)到0.01,閾值選取1e-6時(shí),即可搜索到比較準(zhǔn)確的臨界面位置。根據(jù)確定好的臨界面位置,再結(jié)合多軸應(yīng)力等效準(zhǔn)則,獲取等效應(yīng)力和等效應(yīng)力功率譜密度。引入懸臂梁模型,在四種工況條件下,分別在時(shí)域和頻域范圍內(nèi)討論了疲勞壽命的計(jì)算結(jié)果。在時(shí)域中,是根據(jù)臨界面法確定的等效應(yīng)力再結(jié)合材料的疲勞特性,經(jīng)過(guò)循環(huán)計(jì)數(shù)后,采用線(xiàn)性損傷累積的方法完成對(duì)疲勞壽命的估算。在頻域中,通過(guò)等效應(yīng)力功率譜密度確定頻域方法計(jì)算疲勞壽命所需的參數(shù)后,根據(jù)疲勞壽命計(jì)算公式完成對(duì)疲勞壽命的估算。本文一方面基于時(shí)域響應(yīng)的自譜密度和互譜密度,使用由二者構(gòu)造的應(yīng)力分量的功率譜密度函數(shù)矩陣以及只考慮自譜密度、忽略互譜密度構(gòu)造的應(yīng)力分量的功率譜密度函數(shù)矩陣完成多軸頻域疲勞壽命的計(jì)算,另一方面,使用了基于頻域激勵(lì)的隨機(jī)振動(dòng)頻響分析法計(jì)算了多軸疲勞壽命,通過(guò)對(duì)時(shí)域法和三種頻域法得到的疲勞壽命的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)互功率譜密度對(duì)結(jié)果的影響很小。因此可以在頻域范圍內(nèi),使用基于臨界面法的隨機(jī)振動(dòng)頻響分析完成多軸疲勞壽命計(jì)算。本文還討論了帶寬對(duì)通過(guò)臨界面法在時(shí)域和頻域內(nèi)確定的疲勞壽命的影響,發(fā)現(xiàn)窄帶頻率激勵(lì)下,兩者的差異較大,但在寬帶頻率激勵(lì)下,兩者能夠有較好的吻合。本文還分別使用了單軸損傷累積與多軸頻域方法對(duì)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力包框架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了校驗(yàn),結(jié)果顯示這兩種方法都能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè),但由于多軸加載過(guò)程中各種激勵(lì)之間的相互影響引起的應(yīng)力的非同相位非比例變化,導(dǎo)致了同一部位上前者得到的疲勞壽命總是要比后者小。
【關(guān)鍵詞】：臨界面 時(shí)域 頻域 等效應(yīng)力 等效應(yīng)力功率譜密度 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH113.1
【目錄】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 問(wèn)題的提出與研究意義12-13
• 1.2 問(wèn)題的研究歷史與現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 頻域法的提出與發(fā)展15-17
• 1.2.2 多軸隨機(jī)應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)17-18
• 1.2.3 疲勞累積破壞理論18-19
• 1.2.4 多軸疲勞損傷準(zhǔn)則19-21
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 多軸隨機(jī)疲勞壽命頻域估算方法23-32
• 2.1 概述23
• 2.2 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程功率譜密度函數(shù)23-25
• 2.2.1 自功率譜密度函數(shù)24
• 2.2.2 互功率譜密度函數(shù)24-25
• 2.3 等效應(yīng)力方法25-28
• 2.3.1 最大主應(yīng)力法25-26
• 2.3.2 最大剪切應(yīng)力法26-27
• 2.3.3 Von Mises等效應(yīng)力法27-28
• 2.4 能量法28
• 2.5 臨界損傷平面法28-31
• 2.5.1 確定臨界面位置29-30
• 2.5.2 等效應(yīng)力或應(yīng)變功率譜密度的計(jì)算30
• 2.5.3 頻域疲勞計(jì)算所需的參數(shù)30
• 2.5.4 疲勞壽命計(jì)算30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 激勵(lì)和響應(yīng)在時(shí)域與頻域之間的轉(zhuǎn)換32-41
• 3.1 傅里葉變換法32-34
• 3.2 三角級(jí)數(shù)法34-35
• 3.3 離散數(shù)據(jù)的采樣定理35
• 3.3.1 時(shí)域采樣35
• 3.3.2 頻域采樣35
• 3.4 功率譜密度的估計(jì)35-36
• 3.5 信號(hào)模擬算例36-38
• 3.6 時(shí)域響應(yīng)的獲取38-39
• 3.7 頻域響應(yīng)的獲取39-40
• 3.8 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于臨界面法的多軸隨機(jī)振動(dòng)疲勞研究41-74
• 4.1 最大方差法確定臨界面位置41-47
• 4.1.1 臨界面位置的定義41-42
• 4.1.2 協(xié)方差矩陣42-43
• 4.1.3 臨界面位置算法實(shí)現(xiàn)流程43
• 4.1.4 方向余弦步長(zhǎng)與閾值對(duì)臨界面位置的影響43-47
• 4.2 懸臂梁模型及加載工況簡(jiǎn)介47-53
• 4.2.1 懸臂梁有限元模型47-48
• 4.2.2 懸臂梁的疲勞特性(S-N)曲線(xiàn)48-49
• 4.2.3 懸臂梁時(shí)域激勵(lì)和頻域激勵(lì)49-52
• 4.2.4 懸臂梁加載工況52-53
• 4.3 基于臨界面法的多軸時(shí)域疲勞壽命計(jì)算53-60
• 4.3.1 循環(huán)計(jì)數(shù)方法53-55
• 4.3.2 Goodman曲線(xiàn)修正55
• 4.3.3 懸臂梁時(shí)域疲勞壽命計(jì)算55-60
• 4.4 基于臨界面法的多軸頻域疲勞壽命計(jì)算60-68
• 4.4.1 基于時(shí)域響應(yīng)的多軸頻域疲勞壽命計(jì)算61-66
• 4.4.2 基于頻域激勵(lì)的多軸頻域疲勞壽命計(jì)算66-68
• 4.5 懸臂梁時(shí)域與頻域疲勞壽命計(jì)算結(jié)果對(duì)比68-71
• 4.5.1 等效應(yīng)力功率譜密度函數(shù)的對(duì)比68-70
• 4.5.2 疲勞壽命結(jié)果對(duì)比70-71
• 4.6 帶寬對(duì)多軸疲勞壽命估計(jì)的影響71-73
• 4.6.1 窄帶頻域載荷壽命計(jì)算71-72
• 4.6.2 寬帶頻域載荷壽命計(jì)算72-73
• 4.7 本章小結(jié)73-74
• 第5章 內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力包框架的疲勞壽命分析74-88
• 5.1 內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力包框架模型74-78
• 5.1.1 內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力包結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介74
• 5.1.2 動(dòng)力包有限元模型74-75
• 5.1.3 邊界條件75-77
• 5.1.4 材料的機(jī)械性能77-78
• 5.2 振動(dòng)強(qiáng)度分析載荷78
• 5.3 振動(dòng)疲勞強(qiáng)度要求78
• 5.4 動(dòng)力包結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析78-87
• 5.4.1 單軸加載頻域損傷累積疲勞壽命78-85
• 5.4.2 多軸加載頻域疲勞壽命估算結(jié)果85-87
• 5.5 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論與展望88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：668016